System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种白光干涉式MEMS光纤位移传感器制造技术_技高网

一种白光干涉式MEMS光纤位移传感器制造技术

技术编号:43913003 阅读:5 留言:0更新日期:2025-01-03 13:20
本公开涉及一种白光干涉式MEMS光纤位移传感器。该白光干涉式MEMS光纤位移传感器包括:位移部件,内管被构造成长条形管状结构;外套管被设置成套设在内管的外表面;外套管的内表面与内管的外表面贴靠形成可相对位移结构,并且内管的中心轴线与外套管的中心轴线重合;感测部件,被设置成靠近位移部件的出缆端;感测部件包括准直器和MEMS光学芯片,准直器被设置成固定在外套管,MEMS光学芯片被设置成固定在内管,准直器的工作端面相对MEMS光学芯片的工作端面平行,并且准直器随外套管沿中心轴线方向移动时,准直器的工作端面和MEMS光学芯片的工作端面被设置成相对中心轴线垂直。本公开的一些技术方案旨在通过感测部件的设计提升整个位移传感器测量精度。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及光纤传感,尤其是涉及一种白光干涉式mems光纤位移传感器。


技术介绍

1、白光移相干涉技术(psi):将特定波长范围内的光发射至目标面与参考面,目标面反射光和参考面反射光之间会产生光干涉。目标面反射光和参考面反射光之间的相位与目标面与参考面之间的距离有关,借助相位测量法,获得多个干涉条纹的相位差,即可计算目标面与参考面之间的距离。通常把构成光干涉的目标面和参考面称为白光干涉仪的两个干涉腔镜,两个干涉腔镜之间自由空间的距离即为白光干涉仪的腔长,通过移动改变两个干涉腔镜之间的空间直线距离即可实现位移测量。

2、使用白光干涉仪测量位移在较小范围内(一般为0.5mm)可达到纳米级别,在10mm范围内也可以达到0.1μm级别。白光干涉仪原理专利技术已久,但大多用于工业检测仪器设备,很少作为高精度位移传感器用于结构监测或大型工业设备在线监测,主要原因有以下几点:白光干涉动态测量精度与干涉光谱质量(如干涉光谱的对称度、对比度,干涉光谱时域稳定性)高度相关,只有对两个干涉腔镜的光学反射率精确设置并对干涉光程往返损耗严格控制后,才能保证目标面和参考面反射光具有极为接近的光强,形成高质量动态干涉光谱。这也意味着位移传感器的两个干涉腔镜必须固定在严格平行移动且抗震性能良好的光学平台级滑动导轨上,这是现有的高精度线性轴承衬套(径向间隙很难做到亚微米级别)不能满足的精度,而且在体积和成本上也不太适合作为位移传感器的导向结构组件。也正因为如此,白光干涉仪更多搭载在多自由度高精度位移平台上,构成几何形貌测量的高精度检测仪器设备,价格通常达到几十万元到上百万元不等。

3、然而,白光移相干涉原理专利技术已久,但工业上缺乏使用该原理的应变或位移测量传感器,主要原因有以下:相位测量法的限制,白光移相干涉原理本质上具有极高的位移测量精度,但其精度也依赖于相位解调算法;对结构设计的要求较高,该技术对入射光、参考面、目标面之间的位置、方向要求高,传感器安装在被测物表面时,传感器结构随被测物产生应变或位移,以及被测物的振动以及环境潮湿、水汽等均容易导致光干涉失效。

4、因此,现有技术还有待改进和提高。

5、应该注意,上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明,并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的
技术介绍
部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。


技术实现思路

1、为了解决上述技术问题中的一个或多个,例如位移测量精度等问题,本公开提供一种白光干涉式mems光纤位移传感器,旨在通过核心感测部件的设计,提高mems光纤位移传感器的白光干涉准直情况等,继而提升整个传感器的测量精度。

2、在本公开的第一方面,提出了一种白光干涉式mems光纤位移传感器,该mems光纤位移传感器包括:位移部件,包括内管和外套管,上述内管被构造成长条形管状结构;上述外套管被设置成套设在上述内管的外表面;上述外套管的内表面与上述内管的外表面贴靠形成可相对位移结构,并且上述内管的中心轴线与上述外套管的中心轴线重合;感测部件,被设置成靠近上述位移部件的出缆端;上述感测部件包括准直器和mems光学芯片,上述准直器被设置成固定在上述外套管,上述mems光学芯片被设置成固定在上述内管,上述准直器的工作端面相对上述mems光学芯片的工作端面平行,并且上述准直器随上述外套管沿上述中心轴线方向移动时,上述准直器的工作端面和上述mems光学芯片的工作端面被设置成相对上述中心轴线垂直。进一步地,该mems光纤位移传感器还包括:固定部件,该固定部件包括出缆端支撑座和尾端支撑座,出缆端支撑座和尾端支撑座分别通过对应出缆端安装座和尾端安装座用于将mems光纤位移传感器固定在被测物体的两个端点上,当被测物体被拉伸形变时,两个端点发生位移变化,通过出缆端安装座和尾端安装座传递到出缆端支撑座和尾端支撑座,继而传递给外套管与内管,继而导致准直器工作端面与mems光学芯片的工作端面之间的干涉腔发生距离变化,继而通过白光干涉实现对位移的测量。

3、进一步地,在一些实施例中,上述mems光学芯片被设置成通过芯片固定座与上述内管固定连接;上述芯片固定座被设置在上述内管靠近上述位移部件的出缆端的一端;上述mems光学芯片被设置成固定在上述芯片固定座,并且上述mems光学芯片的工作端面朝向上述位移部件的出缆端的方向。

4、进一步地,在一些实施例中,部分的上述芯片固定座被设置成伸入上述内管的内部、并且与上述内管的固定连接;其余部分的上述芯片固定座被设置成延伸出上述内管并且仍处于上述外套管的内部。

5、进一步地,在一些实施例中,上述准直器被设置成通过连接套 与上述外套管固定连接;上述连接套被设置成包覆上述准直器的外表面;部分的上述连接套被设置成伸入上述外套管的内部、并且与上述外套管的内表面固定连接,并且上述准直器的工作端面朝向上述mems光学芯片的工作端面。

6、进一步地,在一些实施例中,其余部分的上述连接套被设置成延伸出上述外套管、并且被包覆有出缆端支撑座,上述出缆端支撑座靠近上述外套管一端被设置成包覆上述外套管靠近上述出缆端一段的外表面。

7、进一步地,在一些实施例中,上述连接套的外表面的一段被设置有外螺纹,上述出缆端支撑座的内表面的一段被设置有内螺纹,使得上述连接套与上述出缆端支撑座通过上述外螺纹与上述内螺纹配合形成螺纹式固定连接关系。

8、进一步地,在一些实施例中,上述外套管与上述连接套的固定连接为胶水粘接;上述外套管与上述出缆端支撑座的固定连接为胶水粘接。

9、进一步地,在一些实施例中,在远离上述位移部件出缆端的另一端被设置为尾端,上述内管在上述尾端被设置成延伸出上述外套管并且被尾端支撑座包覆且固定连接。

10、进一步地,在一些实施例中,在靠近上述位移部件的尾端并且上述内管被设置在上述外套管的内部,上述外套管的侧壁上被设置有沿中心轴线方向的导向槽,上述内管的外侧壁被设置有导向销;当上述外套管与上述内管发生相对移动时,通过上述导向销在上述导向槽中沿中心轴线方向移动来限制上述外套管与上述内管的移动是沿着上述中心轴线方向的。

11、进一步地,在一些实施例中,mems光纤位移传感器还包括:弹性密封防尘罩,被设置在靠近上述位移部件的尾端处;上述弹性密封防尘罩被设置成包覆带有上述导向槽的外套管段、并且从上述外套管段一直连续包覆到部分的上述尾端支撑座。

12、进一步地,在一些实施例中,上述外套管和上述内管被设置成由碳纤维构成;或者上述弹性密封防尘罩被设置成由橡胶构成;或者上述出缆端支撑座和上述支撑座被设置成由金属构成。

13、进一步地,在一些实施例中,上述准直器的工作端面的白光反射率与上述mems光学芯片的工作端面的白光反射率被设置成相同或相近。

14、本公开的有益效果在于。

15、1)在一些实施例中,通过将位移部件设置成内管和外套管嵌套的相对位移结构,其本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种白光干涉式MEMS光纤位移传感器,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的MEMS光纤位移传感器,其特征在于,

3.根据权利要求2所述的MEMS光纤位移传感器,其特征在于,

4.根据权利要求1所述的MEMS光纤位移传感器,其特征在于,

5.根据权利要求4所述的MEMS光纤位移传感器,其特征在于,

6.根据权利要求5所述的MEMS光纤位移传感器,其特征在于,

7.根据权利要求5所述的MEMS光纤位移传感器,其特征在于,

8.根据权利要求1所述的MEMS光纤位移传感器,其特征在于,

9.根据权利要求8所述的MEMS光纤位移传感器,其特征在于,

10.根据权利要求9所述的MEMS光纤位移传感器,其特征在于,还包括:

11.根据权利要求10所述的MEMS光纤位移传感器,其特征在于,

12.根据权利要求1所述的MEMS光纤位移传感器,其特征在于,

【技术特征摘要】

1.一种白光干涉式mems光纤位移传感器,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的mems光纤位移传感器,其特征在于,

3.根据权利要求2所述的mems光纤位移传感器,其特征在于,

4.根据权利要求1所述的mems光纤位移传感器,其特征在于,

5.根据权利要求4所述的mems光纤位移传感器,其特征在于,

6.根据权利要求5所述的mems光纤位移传感器,其特征在于,

7...

【专利技术属性】
技术研发人员:钟少龙凌晶芳张晋峰杨浩赟李伟伟
申请(专利权)人:上海拜安传感技术有限公司
类型:发明
国别省市:

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1